國產對位芳綸的制備及應用技術發展現狀

馬千里
芳綸工程技術研究中心
煙臺泰乖新材料股份有限公司

　　一、 芳綸簡介

　　定義：全稱“芳香族聚酰胺”，指85％以上的酰胺鍵直接連在兩個苯環之間的長鏈合成聚酰胺。
　　品種：根據酰胺鍵在苯環上位置的不同，芳綸分為間位芳綸、對位芳綸和共聚雜環芳綸三大品種。
　　性能：芳綸具有耐高溫、阻燃、絕緣以及高強度高模量等優異性能，應用領域廣泛、發展前景廣闊，經濟性好，是重要的軍民兩用材料。

　　2．對位芳綸家族

　　3、對位芳綸的力學性能及耐高溫性能

　　二、國產對位芳綸工程化制備技術發展現狀

　　1、工程化技術水平評價――芳綸II

　　1、工程化技術水平評價――芳綸Ⅲ

　　2．產品品種

　　3．國產對位芳綸產能現狀

　　◆對位芳綸產能4200噸／年，千噸級規模企業三家。

　　4．市場需求

　　1、目前，國內對位芳綸需求5000噸／年。
　　2、國產對位芳綸用量大的領域是光纜增強，其次是橡膠制品、摩擦密封和防護，復合材料和防彈占比重相對比較小。

　　5．國產對位芳綸區域分布

　　6．授權發明及／行業標準

　　6．發明及標準的制定

　　工程化技術水平總體評價

　　■芳綸-II
　　　　■千噸級產業化技術取得突破，實現了基本型和高強型纖維的量產。
　　　　■纖維力學性能達到國外高強型產品的指標，具備了可用性。
　　　　■在國內初步形成了纖維制造的知識產權體系，但應用欠缺。
　　■芳綸-Ⅲ
　　　　■工程化技術取得突破，形成百噸級批量生產能力；
　　　　■基本滿足我國國防軍工需求。

　　三、國產對位芳綸應用技術發展現狀

　　1、國產對位芳綸系列防彈織物（泰普龍系列防彈織物）

　　2、彈道防護裝備
　　■彈道防護裝備是對位芳綸典型的應用領域，包括防彈衣(Vest)、防彈頭盔(Helmet)、搜／排爆服等。
　　■國產對位芳綸在武警特戰防彈衣、裝甲乘頭盔、搜／排爆服等裝備的應用上已取得實質性突破。

　　3、橡膠復合增強

　　■排橡膠復合增強是對位芳綸第二大應用領域，包括輪胎(Tire)、膠管(Hose)和輸送帶(Belt)三大產品。
　　■國產對位芳綸成功應用于乘用子午胎的冠帶層(Cap Ply)、帶束層(Belt)和胎體(Carcass)等部位；
　　■國產對位芳綸已經批量應用于汽車膠管；國產對位芳綸應用于大型輸送帶研發工作正在進行。

　　4、光纜

　　■光纜增強是我國對位芳綸大的應用領域，占總量的40％。
　　■國產對位芳綸已經成功應用于室內光纜，實現了部分進口替代；
　　■室外光纜需要的高模量產品仍需進口。

　　5、芳綸紙蜂窩復合材料

　　■芳綸II紙工程化關鍵制備技術取得突破，50 g／cm²、45 g／cm²和36 g／cm²三種規格國產紙的抗張強度、撕裂度和伸長率等關鍵力學性能指標與杜邦N636性能相當。
　　■研制出三種規格芳綸II紙蜂窩并進行了性能檢測。

　　四、問題與挑戰

　　與水平相比，根據重要程度，國產對位芳綸存在以下問題：
　　■1、生產技術相對落后
　　■2、產品質量的穩定性有待于進一步提高
　　■3、生產規模相對較小，成本較高
　　■4、高端產品規格不夠全
　　■5、價值鏈的不夠完整，尤其是應用技術發展滯后
　　■6、國產品牌低價競爭，知識產權保護缺失

　　1、生產技術相對落后

　　水平從基礎化工原料到纖維制備的一體化技術，生產過程中的SO2和HCl等低分子副產物實現了循環利用。
　　2、產品質量的穩定性有待于進一步提高

　　國產對位芳綸纖維的強度指標與國外先進水平接近，但模量指標尚有差距；整體離散性(CV)偏高，影響了市場的推廣。

　　3、生產規模小，成本高

　　◆對位芳綸產能71500噸／年，其中美國和日本占86.7％，僅占3.5％。
　　◆國外兩家公司的產量均超過30,000~巨／年，而國內六家單位對位芳綸實際產量只有1500噸，尚不具備經濟規模。

　　4、高端產品規格不夠全

　　杜邦公司在二十年前就形成了六大產品系列，以滿足不同應用領域的需求。產品進一步升級，如近在民用領域推出K-29 AP租K-49 AP取代K-29和K-49，在彈道防護領域推出KM2及KM2 Plus取代K-129。

5、芳綸價值鏈不健全，高端應用技術發展滯后

　　◆芳綸價值鏈條：化工原料、纖維制造、復合材料：基礎工業、國防軍工、航天航空。
　　◆國內化工原料生產商、纖維制造商和應用客戶數量不少，但是行業集中度低。
　　◆芳綸紙、防護和復合材料領域占比超過90％；而我國集中在過濾、摩擦密封和光纜領域：高端應用領域比重太低。

　　6、國產品牌低價競爭，知識產權保護缺失

　　◆國產對位芳綸：在盤根、濾料、摩擦和密封領域的銷售價格遠低于成本價，回收絲利用的比例很高。
　　◆歐／美／日：芳綸工程化技術列入公司“高級商業機密”。在注重自身知識產權保護的同時，還盡可能避免侵權。
　　◆：無視知識產權的存在，多數企業不愿投入，喜歡坐享其成。國產芳綸工程化技術突破的同時，先行企業就成了行業的“黃埔軍?！?，源源不斷地向外“輸送"人才。

　　五、未來展望

　　1、技術發展趨勢
　　　　纖維制備技術
　　　　纖維應用技術
　　2、行業發展趨勢
　　　　國內宏觀環境
　　　　外部產業環境
　　　　國產對位芳綸技術發展路線圖
　　纖維制備技術
　　　應用需求牽引，定制化開發。
　　　纖維高性能化(高強高模)技術：
　　　　◆細旦化技術；
　　　　◆高分子量聚合物溶解及紡絲技術；
　　　　◆抗老化(紫外和濕熱)技術。
　　　大規模制備技術：
　　　　◆一體化
　　纖維應用技術
　　　共性關鍵技術
　　　　◆芳綸復合材料界面控制與強化技術
　　　　典型應用技術
　　　　◆防彈舫刺技術(減重、減小凹陷L
　　　　◆硬裝甲(防二次破片)；
　　　　◆建筑補強(地震和臺風)；
　　　　◆電力纜